如何正确开关激光器

正确的开关机操作与规范的日常维护是保障激光器长期稳定运行、发挥最佳性能的基础。操作不当不仅易损坏泵源、晶体、光学镜片及电源模块等核心部件,还可能引发激光辐射、电击乃至火灾等严重安全风险。

为此,本文将系统阐述固体激光器的标准开关机流程、关键维护要点及必需的安全防护措施,旨在帮助操作人员与技术研究人员全面掌握规范操作方法,有效提升设备使用效率与使用寿命,确保人员与设备安全。

一、激光器接口说明

  • 纳秒激光器:电源与激光器为分体结构,配备电源及激光器接口如图所示:

△ 飞秒/皮秒/纳秒激光器配备电源

△纳秒激光器接口注释图

  • 飞秒/皮秒激光器:采用一体机设计,集成激光器、电源、水冷机。常规配置下,除水冷机外,其余核心部件均由我司提供。激光器实物及接口示意如下:

△ 皮秒激光器接口和按钮注释图

二、激光开关机安全防护要求

固体激光器在运行过程中会产生高能激光束,并伴随高压电、高温、强光反射等风险,为保障操作人员人身安全及设备稳定,必须严格遵循以下安全防护要求:

(一)激光辐射安全防护

激光辐射是固体激光器最主要的安全风险,需按激光等级(通常固体激光器多为Class 4级,属高危险激光)落实防护措施。

个人防护装备(PPE)

  • 佩戴激光防护眼镜:必须佩戴与激光器输出波长完全匹配的专用防护眼镜,定期检查镜片有无划痕、裂纹,如有损坏立即更换。
  • 穿戴防护服与手套:穿戴阻燃、防激光散射的防护服(避免暴露皮肤),佩戴防高温、防激光灼伤的专用手套。

光路安全管控

  • 开机前确保光路全程封闭或设置物理隔离屏障;
  • 调整光路时,需将激光器调至低功率模式,并使用激光功率计实时监测能量。

警示标识设置

  • 在操作间入口及激光器周边张贴醒目的激光辐射危险警示标识,注明激光波长、功率等级;
  • 开启激光器时,需点亮红色警示灯,禁止无关人员进入操作区域。

(二)电气安全防护

固体激光器配备高压电源、大功率泵浦源,存在触电、短路等电气风险。

接地与绝缘检查

  • 开机前必须确认设备接地可靠(接地电阻≤4Ω);
  • 定期检查电源线、插头、插座有无破损、老化,绝缘层损坏需立即停机维修。

操作规范要求

  • 操作人员需穿戴绝缘鞋;
  • 严禁湿手触碰电源开关、控制按钮或设备内部电气元件。

应急处理

  • 如遇电气故障(如漏电、跳闸)时,立即切断总电源。

(三)环境与人员管理

操作间环境要求

  • 操作间需保持通风良好,防止加工过程中产生的臭氧、金属蒸汽等有害气体积聚;
  • 同时需配备灭火器(干粉或二氧化碳灭火器),以备不时之需。

人员资质与管理

  • 操作人员必须经过专业培训,熟悉激光器工作原理、操作流程及安全规范;
  • 未持证人员严禁操作激光器。

应急救援准备

  • 制定应急处置预案,包括激光灼伤、触电、火灾等事故的急救流程;
  • 配备急救箱(含烧伤膏、绝缘手套等),并定期组织应急演练。

三、激光开关机操作步骤

固体激光器的正确开关机流程是保障设备寿命、避免光学/电子元件损伤的核心操作,需严格遵循“开机先冷却后泵浦、关机先泵浦后冷却”的核心原则。

△ 开/关机操作

注意:激光器在通水、通电后,需进行预热(如15分钟等),使其达到热稳定状态,以确保使用时输出激光功率/能量的稳定性。

(一)开机流程

固体激光器辅助系统(冷却、排风等)需先于主机启动,保障散热和安全。

启动冷却系统

  • 水冷机型:打开水冷机电源开关,检查冷却液液位是否在刻度线之间,设置水冷机目标温度(通常为20℃~25℃),需与激光器一致;
  • 风冷机型:确认风扇转速正常,无异常噪音,设备散热通道通畅。

启动其他辅助系统

开启操作间排风系统,若涉及激光加工则启动除尘、除烟装置,防止有害气体积聚。

设置运行参数

在控制系统界面输入输出功率、脉冲频率、脉冲宽度、工作模式等预设运行参数;确认参数设置无误后,点击“参数保存”,确保参数锁定,防止误操作修改。

激光输出操作

点击控制系统“激光使能”按钮,激光器进入待输出状态,缓慢提升输出功率(每次提升幅度≤10%额定功率),同时用功率计监测实际输出功率是否与设定值一致。功率稳定后,确认激光输出模式、光斑形状符合需求,方可正式投入使用。

(二)关机流程

需遵循分步骤操作流程,核心原则是先切断泵浦源、释放储能/高压、冷却系统后停机,避免因热冲击、高压残留或光学损伤导致设备故障。

分步关闭操作(核心步骤)

  • 首先切断作为主要发热源的泵浦源,以避免增益介质过热:
  • 保持冷却系统运行,进行余热散热;
  • 最后关闭主电源与辅助系统。

顺序关闭电源

关闭电源时,需按照以下顺序操作:

  • 关闭激光器主机电源开关;
  • 关闭水冷机/风冷系统电源;
  • 关闭外部控制单元(如运动控制器、工控机等)电源;
  • 最后,断开总电源开关(如配电箱断路器)。

(三)光学系统保护

若激光器长期停机(超过24小时),需:

  • 用防尘盖覆盖谐振腔输入/输出镜、光纤耦合端口,防止灰尘污染光学表面;
  • 对于使用有机镀膜的光学元件,避免环境湿度>60%,必要时可放置干燥剂;
  • 禁止用手触摸光学表面,如需清洁,则使用专用光学擦拭纸和无水乙醇。

规范激光器的开关机操作,是确保设备稳定运行、实验安全开展与人员健康防护的根本前提。从环境检查、参数核对,到开关机中的每一步操作与状态监控,皆需严谨细致,不容疏忽。

激光器作为高能量精密设备,其操作规范性直接关联着设备的使用寿命与人员安全。唯有牢固树立安全意识、严格遵循操作流程,才能有效规避设备故障与激光伤害风险。各位操作人员务必将安全与规范放在首位,以标准化操作为起点,确保每一次激光作业都能高效、安全地完成,为科研与生产工作筑牢坚实的安全防线。

附录激光器安全特性

① 激光安全标识

激光器侧面标签标明了激光器输出波长、功率以及脉宽等技术参数,前部则贴有危险警示标志。三角形标签表明激光出射的方向,条状窗口则显示激光危险警示,如下所示:

△ 危险警示标志表

② 激光安全等级

华创鸿度全系列激光器均属于Class IV等级激光器(大于500mw),依据中国标准GB 7247.1-2012, 同样划分为第4类。需采取必要的预防措施防止输出光束或反射光束直射暴露在人体上,散射光和反射光都会导致对皮肤和眼睛的严重伤害,因此操作者在操作过程中都应始终配戴好合适的防护眼镜。

辐射强度等级为4的激光操作安全须知:

  • 任何情况下严禁打开激光器腔体的外壳;
  • 对4级激光产品,应在激光器运行区域附近放置标识牌;
  • 反射光与散射光也同样有害,应避免直视激光器的输出光束;
  • 使用激光过程中必须佩戴防护性眼罩(355nm 波段具有较高反射率);
  • 设备集成商应尽可能将光路系统做成封闭式;
  • 使用过程中必须遵循一条原则:光路不能与人的眼睛处于相同高度。

③ 电气安全说明

激光器设备供电电压为单相交流电220V AC,必须确保火线、零线及地线按标识正确连接。注意:不同机型电源不可混用,否则可能导致设备损坏。

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